Thyristor mit einstellbarem Basis-Emitter-Widerstand

Abstract

 Zur Erzielung eines engeren Zündstromstreubands ist zwi­schen Gate- und Emitterelektrode (2, 1) ein in den Halb­leiterkörper integrierter, einstellbarer ohmscher Wider­stand vorgesehen. Dieser wird durch die Basiszone (5), die Emitterzone (4) oder eine in die Basiszone eingebet­tete Zone entgegengesetzten Leitungstyps gebildet, die von der Gateelektrode und der Emitterelektrode unter lo­kaler Überbrückung des Basis-Emitter-pn-Übergangs (3) kontaktiert ist. Der Widerstand kann am fertigen Bauele­ment durch Entfernen von Teilen der Gateelektrode und/oder der Emitterelektrode vergrößert werden.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Thyristor mit einem Halbleiterkörper mit den Merkmalen:

a) Die Emitterelektrode hat eine Aussparung,

b) der katodenseitige Basis-Emitter-pn-Übergang tritt innerhalb der Aussparung an die katodenseitige 0ber­fläche des Halbleiterkörpers,

c) auf der Basiszone sitzt eine Gateelektrode,

d) zwischen der Emitter- und der Basiselektrode ist ein in den Halbleiterkörper integrierter ohmscher Wider­stand vorgesehen.

[0002] Solche Thyristoren sind Stand der Technik und beispiels­weise in der DE-PS 11 56 510 beschrieben worden. Die Emitterzone dieses Thyristors weist zahlreiche Aussparun­gen auf, durch die die darunterliegende Basiszone mit der Emitterelektrode elektrisch verbunden ist. Diese Maßnahme hat den Zweck, die Temperaturstabilität und die du/dt-Fe­stigkeit des Thyristors zu verbessern.

[0003] Thyristoren ein und desselben Typs benötigen im allgemei­nen zum Zünden aufgrund unvermeidlicher Fertigungstole­ranzen unterschiedlich hohe Zündströme. Diese Zündströme dürfen einen bestimmten Streubereich nicht überschreiten.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Thyri­stor der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden, daß der Zündstrom nach Fertigstellung des Thyristors auf einen Wert innerhalb des Streubands eingestellt werden kann.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der pn-Übergang durch die Gateelektrode oder die Emitterelektrode lokal überbrückt ist und daß der Widerstand durch Entfernen von Teilen der Emitterelektrode und/oder Gateelektrode ein­stellbar ist.

[0006] Damit wird ein einstellbarer Nebenschluß zum Strompfad Gateelektrode-pn-Übergang-Emitterzone geschaffen, durch den abhängig von seiner Größe ein mehr oder weniger gro­ßer Teil des Zündstroms unter Umgehung des pn-Übergangs direkt zur Emitterelektrode fließen kann.

[0007] Die Erfindung wird anhand einiger Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Fig. 1 bis 4 näher erläutert. Diese Figuren zeigen die Aufsicht auf vier verschiedene Ausfüh­rungsbeispiele eines Thyristors gemäß der Erfindung. Da­bei sind gleiche oder funktionsgleiche Teile mit den gleichen ++Bezugsziffern versehen.

[0008] In Fig. 1 ist die Emitterelektrode eines Thyristors mit 1 bezeichnet. Sie weist eine Aussparung auf, innerhalb der der zwischen der Emitterzone 4 und der Basiszone 5 lie­gende pn-Übergang 3 an die 0berfläche des Halbleiterkör­pers tritt. Die Basiszone 5 ist mit einer Gateelektrode 2 kontaktiert. Der pn-Übergang 3 ist lokal von der Emitter­elektrode 1 überbrückt, die die Basiszone 5 mit einem Be­reich 6 kontaktiert.

[0009] Die Emitterelektrode 2, der pn-Übergang 3 und die Ausspa­rung der Emitterelektrode 1 sind polygonförmig ausgebil­det. Die Kante des Bereichs 6 der Emitterelektrode ist mit 8 bezeichnet. Dieser Kante 8 liegt eine parallele Kante 7 der Gateelektrode 2 gegenüber. Der ohmsche Wider­stand wird durch den Abstand der Kanten 7, 8 eingestellt. Dazu wird der Thyristor zunächst mit einem minimalen Ba­sis-Emitter-Widerstand hergestellt. Dann wird der Zünd­ strom des Thyristors daraufhin geprüft, ob er innerhalb des zulässigen Zündstromstreubands liegt. Ist das nicht der Fall, so wird der Widerstand durch Vergrößern des Ab­stands 7 und 8 vergrößert, bis der gewünschte Wert er­reicht ist. Im Extremfall kann die Kante 8 auch so weit in Richtung Emitterzone 4 zurückverlegt werden, daß die Emitterelektrode 1 die Basiselektrode nicht mehr kontak­tiert. Der Emitter-Basis-Widerstand ist damit unterbro­chen und unwirksam.

[0010] Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 unterscheidet sich von dem nach Fig. 1 darin, daß die Basiszone 5 einen in die Emitterzone 4 ragenden Finger 9 aufweist. Die Emit­terelektrode hat einen Metallsteg 10, der den Finger 9 kontaktiert. Der Basis-Emitter-Widerstand wird durch Ab­stand des Metallstegs 10 von der Kante 7 der Gateelektro­de 2 eingestellt. Der Widerstand ist dann durch ein Teil der Basiszone 5 gebildet. Im Ausführungsbeispiel hat der pn-Übergang beim Übergang in den Finger 9 Ecken 11, mit einem Winkel < 180, bezogen auf die Emitterzone, an denen für den Fall bevorzugt eine Zündung einsetzen könnte, wenn der Metallsteg 10 diese Ecken nicht bedeckt. Daher muß der Abstand zwischen den Ecken 11 und der Gateelek­trode 2 auf jeden Fall größer sein als der Abstand zwi­schen Gateelektrode und pn-Übergang im übrigen Bereich des Thyristors.

[0011] Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist in die Basiszone 5 eine Zone 15 vom entgegengesetzten Leitungstyp eingebet­tet. Diese Zone wird einerseits von dem Metallsteg 10 der Emitterelektrode 1 kontaktiert und reicht andererseits in eine Aussparung 14 der Gateelektrode hinein bis unter die Gateelektrode 2. Der Widerstand wird durch ein Teil der Zone 15 gebildet. Seine Größe wird im wesentlichen durch den Abstand zwischen Metallsteg 10 und der geraden Kan­ te 7 der Gateelektrode bestimmt. Für den Abstand der Ecken 11 des pn-Übergangs 3 von der Gateelektrode gilt das gleiche, was in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wur­de. Die Zone kann z. B. eine Länge von 2 mm, eine Breite von 100 µm und einen Widerstand von 0,5 Ω/□ haben.

[0012] In Fig. 4 ist eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 3 dargestellt. Die in die Basiszone eingebette­te Zone entgegengesetzten Leitungstyps ist hier mäander­förmig ausgebildet und mit 18 bezeichnet. Zur gateelek­trodenseitigen Kontaktierung der Zone 18 hat die Gate­elektrode eine Zunge 17. Der Basis-Emitter-Widerstand kann hier durch die Länge des Stegs 10 und/oder der Zunge 17 stufenweise dadurch eingestellt werden, daß jeweils ein anderer Quersteg der Zone 18 kontaktiert wird.

[0013] Solange die Vebindung zwischen 17 und 18 nicht aufge­trennt werden muß, kann die Zone 18 auch mit dem Emit­ter 4 verbunden sein. Würde die Verbindung zwischen 17 und 18 jedoch getrennt, so wäre dann damit zu rechnen, daß sich an den der Gateelektrode gegenüberliegenden Ecken von 18 bevorzugte Zündpunkte ausbilden.

[0014] Die Ausführungsbeispiele bezogen sich auf polygonale Kon­figurationen. Es ist aber auch möglich, die Gateelektrode 2, den pn-Übergang 3 und die Aussparung der Emitterelek­trode 1 im wesentlichen kreisrund auszuführen. Der ein­stellbare Widerstand wird dann entsprechend durch eine Ausnehmung, Metallstege oder Finger gebildet.

[0015] Bei im wesentlichen kreisrunden Anordnungen besteht al­lerdings die Gefahr, daß bei völliger Unterbrechung des Nebenschlusses für den Zündstrom ein Stromlinienverlauf entsteht, der zu bevorzugten Stellen für die Zündung führt.

[0016] Die Ausführungsbeispiele beziehen sich auf einen einzigen Basis-Emitternebenschluß. Es ist jedoch auch möglich, mehrere vorzugsweise symmetrisch angeordnete Widerstände vorzusehen.

Bezugszeichenliste

[0017] 

1 = Emitterelektrode

2 = Gateelektrode

3 = pn-Übergang

4 = Emitterzone

5 = Basiszone

6 = Bereich

7, 8 = Kante

9 = Finger

10 = Metallsteg

11 = Ecke

14 = Aussparung

15 = Zone

17 = Zunge

18 = Zone

Ansprüche

1. Thyristor mit einem Halbleiterkörper mit den Merkma­len:

a) Die Emitterelektrode (1) hat eine Aussparung,

b) der katodenseitige Basis-Emitter-pn-Übergang (3) tritt innerhalb der Aussparung an die katodenseitige 0ber­fläche des Halbleiterkörpers,

c) auf der Basiszone (5) sitzt eine Gateelektrode (2),

d) zwischen der Emitter- und der Basiselektrode ist ein in den Halbleiterkörper integrierter ohmscher Wider­stand vorgesehen,

dadurch gekennzeichnet, daß der pn Übergang (3) durch die Gateelektrode oder die Emitter­elektrode lokal überbrückt ist und daß der Widerstand durch Entfernen von Teilen der Emitterelektrode (1) und/oder Gateelektrode (2) einstellbar ist.

2. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß der pn-Übergang (3) lokal durch die Emitterelektrode (1) überbrückt ist und daß der Widerstand durch die Basiszone (5) gebildet ist.

3. Thyristor nach Anspruch 2, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Basiszone (5) einen in die Emitterzone (4) ragenden Finger (9) aufweist und daß der Finger von einem mit der Emitterelektrode verbun­denen Metallsteg (10) kontaktiert ist.

4. Thyristor nach Anspruch 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Gateelektrode (2) am Umfang eine Aussparung (14) hat, in die der Metallsteg (10) hineinragt.

5. Thyristor nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß in die Basiszone eine streifenförmige Zone (15) entgegengesetzten Leitungstyps eingebettet ist, daß die Emitterelektrode (1) den pn-­Übergang (3) lokal überbrückt und die streifenförmige Zo­ne kontaktiert, daß die Gateelektrode (2) die streifen­förmige Zone kontaktiert und daß der ohmsche Widerstand durch die Zone (15) gebildet ist.

6. Thyristor nach Anspruch 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Gateelektrode eine Aussparung (14) hat, in die die Zone hineinragt und bis unter die Gateelektrode reicht.

7. Thyristor nach Anspruch 5, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Zone (18) mäanderför­mig ausgebildet ist.

8. Thyristor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­durch gekennzeichnet, daß die Aus­sparung, der an die 0berfläche tretende pn-Übergang und die Gateelektrode als Polygone ausgebildet sind, und daß der Widerstand an mindestens einer Ecke der Polygone an­geordnet ist.

Zeichnung